JP2006222423A - レーザー装置及びこれを利用した薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 二重スキャンによる非晶質シリコン層の結晶化時に結晶化エネルギーが均一になるレーザー装置を提供する。
【解決手段】
本発明はレーザー装置とこれを利用した薄膜トランジスタの製造方法に関する。本発明によるレーザー装置は、レーザー発生部と、並んで配置されている一対の遮断領域と、該一対の遮断領域の間に位置する半透過領域を有して入射するレーザー光の強度パターンを調節する強度パターン調節部とを含む。層の結晶化を均一に行うことができるレーザー装置を提供することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】
本発明はレーザー装置とこれを利用した薄膜トランジスタの製造方法に関する。本発明によるレーザー装置は、レーザー発生部と、並んで配置されている一対の遮断領域と、該一対の遮断領域の間に位置する半透過領域を有して入射するレーザー光の強度パターンを調節する強度パターン調節部とを含む。層の結晶化を均一に行うことができるレーザー装置を提供することができる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、レーザー装置及びこれを利用した薄膜トランジスタの製造方法に関する。
表示装置の中で、最近、平板表示装置（flat display device）が脚光を浴びている。平板表示装置は液晶表示装置（LCD）と有機電気発光装置（OLED）を含む。
液晶表示装置と有機電気発光表示装置は、互いに異なるメカニズムによって映像を表示するが、映像を表示するためにいずれも薄膜トランジスタを有する。
薄膜トランジスタは、チャンネル部、ゲート電極、ソース電極、データ電極などからなる。このうちのチャンネル部は非晶質シリコンで形成することができる。ところが、非晶質シリコンは低い移動度によって電気的特性と信頼性が低く、表示素子を大面積化することが難しい。
液晶表示装置と有機電気発光表示装置は、互いに異なるメカニズムによって映像を表示するが、映像を表示するためにいずれも薄膜トランジスタを有する。
薄膜トランジスタは、チャンネル部、ゲート電極、ソース電極、データ電極などからなる。このうちのチャンネル部は非晶質シリコンで形成することができる。ところが、非晶質シリコンは低い移動度によって電気的特性と信頼性が低く、表示素子を大面積化することが難しい。
このような問題点を克服するために、移動度がほぼ２０乃至１５０ｃｍ3/Ｖｓｅｃ程度となるポリシリコンをチャンネル部として使用するポリシリコン薄膜トランジスタが開発された。ポリシリコン薄膜トランジスタは比較的に高い移動度を有するので、駆動回路を基板に直接内蔵するチップインガラス（chip in glass）を実現することが容易である。
ポリシリコン層を形成する技術としては、基板に直接ポリシリコンを高温で蒸着する方法、非晶質シリコンを積層して６００℃程度の高温で結晶化する高温結晶化方法、及び非晶質シリコンを積層してレーザーなどを利用して熱処理する方法などが開発されている。
ポリシリコン層を形成する技術としては、基板に直接ポリシリコンを高温で蒸着する方法、非晶質シリコンを積層して６００℃程度の高温で結晶化する高温結晶化方法、及び非晶質シリコンを積層してレーザーなどを利用して熱処理する方法などが開発されている。
このうちのレーザーを利用する方法には、順次的側面固状化（sequential lateral ｓolidification, SLS）方法とエキシマーレーザーアニーリング（excimer laser annealing, ELA）方法がある。ＳＬＳ方法においては、ポリシリコンのグレーンが基板と平行に成長し、ＥＬＡ方法においては、ポリシリコンのグレーンが基板の垂直方向に成長する。
ＥＬＡ方法では、帯状のレーザー光を非晶質シリコン層にスキャンして結晶化させる。最近、基板は大きくなっている反面、レーザー光の長さは光学的または設備的限界によって制限されている。したがって、一つの基板に対してレーザー光のスキャンを２回行う二重スキャン（double scan）方法が用いられている。ところが、二重スキャン方法では、スキャンが重なる部分の非晶質シリコン層にレーザー光が過度に照射されて、ポリシリコン層の特性が不均一になるという問題が発生する。
ＥＬＡ方法では、帯状のレーザー光を非晶質シリコン層にスキャンして結晶化させる。最近、基板は大きくなっている反面、レーザー光の長さは光学的または設備的限界によって制限されている。したがって、一つの基板に対してレーザー光のスキャンを２回行う二重スキャン（double scan）方法が用いられている。ところが、二重スキャン方法では、スキャンが重なる部分の非晶質シリコン層にレーザー光が過度に照射されて、ポリシリコン層の特性が不均一になるという問題が発生する。
本発明の目的は、二重スキャンによる非晶質シリコン層の結晶化時に結晶化エネルギーが均一になるレーザー装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、二重スキャンによる非晶質シリコン層の結晶化時に結晶化エネルギーが均一になるレーザー装置を使用した薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、二重スキャンによる非晶質シリコン層の結晶化時に結晶化エネルギーが均一になるレーザー装置を使用した薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
上記の目的は、レーザー発生部と、並んで配置されている一対の遮断領域と、該一対の遮断領域の間に位置する半透過領域を有して入射するレーザー光の強度パターンを調節する強度パターン調節部とを含むレーザー装置によって達成できる。
前記半透過領域は、前記遮断領域から延在していることが好ましい。
前記半透過領域は、前記遮断領域に近いほど入射するレーザー光の強度をさらに減少させることが好ましい。
前記半透過領域は、前記遮断領域から延在していることが好ましい。
前記半透過領域は、前記遮断領域に近いほど入射するレーザー光の強度をさらに減少させることが好ましい。
前記半透過領域でのレーザー光の強度減少は段階的に行われることが好ましい。
前記半透過領域は一対で備えられており、各半透過領域は前記一対の遮断領域のそれぞれから延在していることが好ましい。
前記遮断領域には、金属板が備えられていることが好ましい。
前記半透過領域には、ベース基板と該ベース基板に形成されたコーティング層とが備えられていることが好ましい。
前記半透過領域は一対で備えられており、各半透過領域は前記一対の遮断領域のそれぞれから延在していることが好ましい。
前記遮断領域には、金属板が備えられていることが好ましい。
前記半透過領域には、ベース基板と該ベース基板に形成されたコーティング層とが備えられていることが好ましい。
前記コーティング層は、クロム、ＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＣａＦ2、ＡｌＦ3、ＭｏＳｉのうちの少なくともいずれか一つからなることが好ましい。
前記コーティング層は、スリット状で備えられていることが好ましい。
前記強度パターン調節部を通過したレーザー光は帯状であり、両端で強度が不連続的に減少した強度パターンを有することが好ましい。
前記コーティング層は、スリット状で備えられていることが好ましい。
前記強度パターン調節部を通過したレーザー光は帯状であり、両端で強度が不連続的に減少した強度パターンを有することが好ましい。
前記レーザー発生部で発生したレーザー光の焦点を調節するプロジェクションレンズ部をさらに含み、前記強度パターン調節部は前記プロジェクションレンズ部の後端に位置することが好ましい。
また、前記本発明の目的は、レーザー発生部と、帯状の透過領域を介在して互いに対向する一対の遮断領域と、前記遮断領域と前記透過領域の間に位置する半透過領域とを含むレーザー装置によって達成できる。
また、前記本発明の目的は、レーザー発生部と、帯状の透過領域を介在して互いに対向する一対の遮断領域と、前記遮断領域と前記透過領域の間に位置する半透過領域とを含むレーザー装置によって達成できる。
さらに、前記本発明の他の目的は、基板素材上に非晶質シリコン層を形成する段階と、レーザー発生部と、帯状の透過領域を介在して互いに対向する一対の遮断領域と、前記遮断領域と前記透過領域の間に位置する半透過領域とを有する強度パターン調節部を含むレーザー装置を利用して前記非晶質シリコン層を結晶化してポリシリコン層を形成する段階と、前記ポリシリコン層上にゲート絶縁膜を形成する段階と；前記ポリシリコン層の前記ゲート膜の上部にゲート電極を形成する段階と、前記ポリシリコン層に不純物を注入してソース領域及びドレイン領域を形成する段階と、前記ゲート電極上に層間絶縁膜を形成する段階と、
前記ゲート絶縁膜または前記層間絶縁膜をエッチングして前記ソース領域と前記ドレイン領域を露出する接触孔を各々形成する段階と、前記接触孔を通じて前記ソース領域と前記ドレイン領域と各々連結されるソース及びドレインコンタクト部を各々形成する段階とを含む薄膜トランジスタ製造方法によって達成できる。
前記ゲート絶縁膜または前記層間絶縁膜をエッチングして前記ソース領域と前記ドレイン領域を露出する接触孔を各々形成する段階と、前記接触孔を通じて前記ソース領域と前記ドレイン領域と各々連結されるソース及びドレインコンタクト部を各々形成する段階とを含む薄膜トランジスタ製造方法によって達成できる。
本発明によれば、二重スキャンによる非晶質シリコン層の結晶化時に結晶化エネルギーが均一になるレーザー装置が提供される。
また、本発明によれば、二重スキャンによる非晶質シリコン層の結晶化時に結晶化エネルギーが均一になるレーザー装置を使用した薄膜トランジスタの製造方法が提供される。
また、本発明によれば、二重スキャンによる非晶質シリコン層の結晶化時に結晶化エネルギーが均一になるレーザー装置を使用した薄膜トランジスタの製造方法が提供される。
以下、添付した図面を参照して、本発明について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１実施形態によるレーザー装置１を示した概略図である。レーザー装置１は、レーザー発生部１０、光学系２０、反射ミラー３０、プロジェクションレンズ部４０、及び強度パターン調節部５０を有する。
レーザー発生部１０は加工されない原始レーザー光を発生する。レーザー発生部１０はレーザー発生チューブ（図示せず）を含むことができる。レーザー発生チューブは各々上部電極と下部電極を含み、これらの間にＺｅ、Ｃｌ、Ｈｅ、Ｎｅガスなどが充填されている構造である。原始レーザー光の大きさは１２ｍｍ×３６ｍｍ程度である。
図１は、本発明の第１実施形態によるレーザー装置１を示した概略図である。レーザー装置１は、レーザー発生部１０、光学系２０、反射ミラー３０、プロジェクションレンズ部４０、及び強度パターン調節部５０を有する。
レーザー発生部１０は加工されない原始レーザー光を発生する。レーザー発生部１０はレーザー発生チューブ（図示せず）を含むことができる。レーザー発生チューブは各々上部電極と下部電極を含み、これらの間にＺｅ、Ｃｌ、Ｈｅ、Ｎｅガスなどが充填されている構造である。原始レーザー光の大きさは１２ｍｍ×３６ｍｍ程度である。
レーザー発生部１０で発生した原始レーザー光は光学系２０に供給される。光学系２０は複数のミラーとレンズを含む。光学系２０は原始レーザー光を所望の形態に調節してプロジェクションレンズ部４０に供給する役割を果たす。
光学系２０を通過しながら形態が調節されたレーザー光は反射ミラー３０に反射された後、プロジェクションレンズ部４０を経て非晶質シリコン層２１０に照射される。プロジェクションレンズ部４０はレーザー光の焦点を調節する役割を果たす。図示していないが、プロジェクションレンズ部４０の下部には、結晶化過程でシリコンによってプロジェクションレンズ部４０が損傷することを防止するための保護レンズが備えられることができる。
光学系２０を通過しながら形態が調節されたレーザー光は反射ミラー３０に反射された後、プロジェクションレンズ部４０を経て非晶質シリコン層２１０に照射される。プロジェクションレンズ部４０はレーザー光の焦点を調節する役割を果たす。図示していないが、プロジェクションレンズ部４０の下部には、結晶化過程でシリコンによってプロジェクションレンズ部４０が損傷することを防止するための保護レンズが備えられることができる。
プロジェクションレンズ部４０を通じて照射されるレーザー光は帯状であって、幅は約０．４ｍｍ程度であり、長さは約２００ｍｍ程度でありうる。強度パターン調節部５０はレーザー光の長さを調節する役割を果たす。強度パターン調節部５０を通過したレーザー光は、両端の強度が不連続または連続的に減少している。
強度パターン調節部５０の下部には非晶質シリコン層２１０が形成されている基板２００が位置している。非晶質シリコン層２１０はプラズマ強化の化学気相蒸着（PECVD）方法により基板２００上に蒸着される。基板２００はステージ３００に安着している。ステージ３００は基板２００をＸ−Ｙ方向に移動させながら非晶質シリコン層２１０全体が結晶化できるようにする。
強度パターン調節部５０の下部には非晶質シリコン層２１０が形成されている基板２００が位置している。非晶質シリコン層２１０はプラズマ強化の化学気相蒸着（PECVD）方法により基板２００上に蒸着される。基板２００はステージ３００に安着している。ステージ３００は基板２００をＸ−Ｙ方向に移動させながら非晶質シリコン層２１０全体が結晶化できるようにする。
以下、強度パターン調節部５０の構造と機能について、図２と図３を参照して説明する。
図２は、本発明の第１実施形態によるレーザー装置１に使用された強度パターン調節部５０の斜視図であり、図３は、本発明の第１実施形態によるレーザー装置１を通過したレーザー光の強度パターンを説明するための概略図である。
図２は、本発明の第１実施形態によるレーザー装置１に使用された強度パターン調節部５０の斜視図であり、図３は、本発明の第１実施形態によるレーザー装置１を通過したレーザー光の強度パターンを説明するための概略図である。
強度パターン調節部５０は互いに対向する一対で構成されている。強度パターン調節部５０の間の空間が、レーザー光が強度が維持されながら透過する透過領域になり、強度パターン調節部５０の間の間隔が非晶質シリコン層２１０に照射されるレーザー光の長さになる。強度パターン調節部５０は、金属板５１、該金属板５１と結合されているベース基板５２、及び金属板５１とベース基板５２とを互いに結合させる結合部材５４を含む。
金属板５１は互いに対向する一対で構成されている。金属板５１は、これに限定されないが、アルミニウムまたはステンレススチールからなることができる。金属板５１が位置する部分は、レーザー光が透過されない遮断領域となる。
ベース基板５２は金属板５１から透過領域に延びており、表面にはコーティング層５３が形成されている。ベース基板５２はクォーツでからなることができ、コーティング層５３はクロム、ＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＣａＦ2、ＡｌＦ3、ＭｏＳｉのうちの少なくともいずれか一つからなることができる。コーティング層５３を通過するレーザー光の強度は、透過領域を通過するレーザー光より低くなり、金属板５１から透過領域に向かって延びたコーティング層５３部分が半透過領域を形成する。コーティング層５３は入射するレーザー光を反射または吸収して、レーザー光の強度を低くすることができる。半透過領域を通過するレーザー光の強度は、透過領域を通過するレーザー光の強度のほぼ５０％程度であることが好ましい。
ベース基板５２は金属板５１から透過領域に延びており、表面にはコーティング層５３が形成されている。ベース基板５２はクォーツでからなることができ、コーティング層５３はクロム、ＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＣａＦ2、ＡｌＦ3、ＭｏＳｉのうちの少なくともいずれか一つからなることができる。コーティング層５３を通過するレーザー光の強度は、透過領域を通過するレーザー光より低くなり、金属板５１から透過領域に向かって延びたコーティング層５３部分が半透過領域を形成する。コーティング層５３は入射するレーザー光を反射または吸収して、レーザー光の強度を低くすることができる。半透過領域を通過するレーザー光の強度は、透過領域を通過するレーザー光の強度のほぼ５０％程度であることが好ましい。
結合部材５４は、金属板５１とベース基板５２とを固定させることができるものであれば制限されず、材質はレーザー光によって損傷しないものを用いることが好ましい。
このような強度パターン調節部５０を通過したレーザー光の強度パターンは、図３に示す通りである。同一の強度のレーザー光が入射して、透過領域では強度がそのまま維持され、遮断領域ではレーザー光が透過しない。透過領域と遮断領域の間に位置する半透過領域を通過するレーザー光は、強度が不連続的に変化する。
このような強度パターン調節部５０を通過したレーザー光の強度パターンは、図３に示す通りである。同一の強度のレーザー光が入射して、透過領域では強度がそのまま維持され、遮断領域ではレーザー光が透過しない。透過領域と遮断領域の間に位置する半透過領域を通過するレーザー光は、強度が不連続的に変化する。
図４は、本発明の第１実施形態によるレーザー装置１を利用して非晶質シリコン層２１０を結晶化する過程を示した概略図である。
基板２００の大きさは増加する反面、レーザー光の長さは制限されるので、基板２００全体をスキャンするためには、図４に示すように、２回のスキャンが行われる。
第１スキャンによって非晶質シリコン層２１０の一部領域のみが結晶化され、第２スキャンによって非晶質シリコン層２１０の残りの部分が結晶化される。ここで、第１スキャンと第２スキャンに全て露出される過剰結晶化領域（Ａ部分）が発生する。過剰結晶化領域で形成されるポリシリコン層２２０は、他の部分のポリシリコン層２２０と異なる特性を有する恐れがあり、本発明では強度パターン調節部５０を通じてこのような問題を解決する。
基板２００の大きさは増加する反面、レーザー光の長さは制限されるので、基板２００全体をスキャンするためには、図４に示すように、２回のスキャンが行われる。
第１スキャンによって非晶質シリコン層２１０の一部領域のみが結晶化され、第２スキャンによって非晶質シリコン層２１０の残りの部分が結晶化される。ここで、第１スキャンと第２スキャンに全て露出される過剰結晶化領域（Ａ部分）が発生する。過剰結晶化領域で形成されるポリシリコン層２２０は、他の部分のポリシリコン層２２０と異なる特性を有する恐れがあり、本発明では強度パターン調節部５０を通じてこのような問題を解決する。
過剰結晶化領域の幅（ｄ２）は、ほぼ０．１乃至０．２５ｍｍ程度でありうる。強度パターン調節部５０の半透過領域の幅（ｄ１）は、過剰結晶化領域の幅（ｄ２）と類似するように備えられることができる。第１スキャンによって結晶化されたポリシリコン層２２０の右側部分は、半透過領域を通過した強度の弱いレーザー光によって結晶化された部分である。この部分は、第２スキャンによって再び半透過領域を通過した強度の弱いレーザー光によって、もう一度結晶化される。半透過領域を通過したレーザー光の強度は、透過領域を通過したレーザー光の強度のほぼ５０％であるため、過剰結晶化領域は、結局、他の部分と同一の強度のレーザー光に露出される。これにより、基板２００全面にわたって同一の強度のレーザー光に露出され、ポリシリコン層２２０の品質は均一となる。
図５は、本発明の第２実施形態によるレーザー装置１に使用された強度パターン調節部５０の斜視図である。
ベース基板５２に形成されているコーティング層５３は、レーザー光の遮断程度が異なる二つの部分で構成されるが、透過領域に近い部分がレーザー光の遮断程度が多少低くなている。レーザー光の遮断程度はコーティング層５３の厚さと材質などを異ならせて調節することができる。これにより、強度パターン調節部５０を通過したレーザー光は、両端部での強度が階段状で２回不連続的に変化する。
ベース基板５２に形成されているコーティング層５３は、レーザー光の遮断程度が異なる二つの部分で構成されるが、透過領域に近い部分がレーザー光の遮断程度が多少低くなている。レーザー光の遮断程度はコーティング層５３の厚さと材質などを異ならせて調節することができる。これにより、強度パターン調節部５０を通過したレーザー光は、両端部での強度が階段状で２回不連続的に変化する。
図６は、本発明の第３実施形態によるレーザー装置１に使用された強度パターン調節部５０の斜視図であり、図７は、本発明の第４実施形態によるレーザー装置１に使用された強度パターン調節部５０の斜視図である。
第３実施形態と第４実施形態による強度パターン調節部５０は、ベース基板５２とコーティング層５３のみからなっている。ベース基板５２はクォツからなることができ、コーティング層５３はクロム、ＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＣａＦ2、ＡｌＦ3、ＭｏＳｉのうちの少なくともいずれか一つからなることができる。
第３実施形態と第４実施形態による強度パターン調節部５０は、ベース基板５２とコーティング層５３のみからなっている。ベース基板５２はクォツからなることができ、コーティング層５３はクロム、ＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＣａＦ2、ＡｌＦ3、ＭｏＳｉのうちの少なくともいずれか一つからなることができる。
図６に示した第３実施形態による強度パターン調節部５０のコーティング層５３は、遮断領域では厚く、半透過領域では薄く、透過領域には形成されていない。第３実施形態による強度パターン調節部５０を通過したレーザー光の強度パターンは、第１実施形態と類似している。
図７に示した第４実施形態による強度パターン調節部５０のコーティング層５３は、第３実施形態と同様に遮断領域では厚く、透過領域には形成されていない。一方、半透過領域においてコーティング層５３はスリット状で備えられており、遮断領域に近づくほどスリット間の間隔が狭くなる。レーザー光はスリットを通過しながら強度が弱くなり、スリットの間隔が狭いほど強度の減少は大きくなる。したがって、強度パターン調節部５０を通過したレーザー光の強度は両端部で連続的に減少する。
図７に示した第４実施形態による強度パターン調節部５０のコーティング層５３は、第３実施形態と同様に遮断領域では厚く、透過領域には形成されていない。一方、半透過領域においてコーティング層５３はスリット状で備えられており、遮断領域に近づくほどスリット間の間隔が狭くなる。レーザー光はスリットを通過しながら強度が弱くなり、スリットの間隔が狭いほど強度の減少は大きくなる。したがって、強度パターン調節部５０を通過したレーザー光の強度は両端部で連続的に減少する。
以上の実施形態は多様に変更することができる。本発明によるレーザー装置１は、三重スキャン以上においても二重スキャンと同一に適用できる。強度パターン調節部５０の半透過領域は、一方の遮断領域のみに形成されることができ、半透過領域と遮断領域とが一体で備えられていないこともありうる。また、半透過領域のコーティング層５３の厚さ、材質、及び形態は多様に変更することができる。
以下、本発明の実施形態によるレーザー装置１を使用して製造されたポリシリコン薄膜トランジスタについて説明する。
以下、本発明の実施形態によるレーザー装置１を使用して製造されたポリシリコン薄膜トランジスタについて説明する。
図８は、本発明の実施形態によるポリシリコン薄膜トランジスタの構造を示した断面図である。
図８に示すように、基板素材１１０上にバッファー層１１１が形成されており、バッファー層１１１の上部にポリシリコン層１３０が位置している。バッファー層１１１は主に酸化シリコンからなっており、基板素材１１０のうちのアルカリ金属などがポリシリコン層１３０に入ることを防止する。ポリシリコン層１３０は、チャンネル部１３１を中心にＬＤＤ層（lightly doped domain）１３２ａ、１３２ｂとソース/ドレイン領域１３３ａ、１３４ｂが形成されている。ＬＤＤ層１３２ａ、１３２ｂはｎ−ドーピングされており、ホットキャリア（hot carrier）を分散させるために形成される。反面、チャンネル部１３１は不純物がドーピングされておらず、ソース/ドレイン領域１３３ａ、１３３ｂはｎ+ドーピングされている。ポリシリコン層１３０の上部には酸化シリコンや窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１４１が形成されており、チャンネル部１３１の上部のゲート絶縁膜１４１にはゲート電極１５１が形成されている。ゲート絶縁膜１４１の上部にはゲート電極１５１を覆う層間絶縁膜１５２が形成されており、ゲート絶縁膜１４１と層間絶縁膜１５２は、ポリシリコン層１３０のソース/ドレイン領域１３３ａ、１３３ｂを露出する接触孔１８１、１８２を有している。層間絶縁膜１５２の上部には、接触孔１８１を通じてソース領域１３３ａと連結されているソースコンタクト部１６１と、ゲート電極１５１を中心にソース電極１６１と対向し、接触孔１８２を通じてドレイン領域１３３ｂと連結されているドレインコンタクト部１６２とが形成されている。層間絶縁膜１５２は保護膜１７１によって覆われており、保護膜１７１にはドレインコンタクト部１６２を露出する接触孔１８３が形成されており、保護膜１７１の上部にはＩＴＯ（indium tin oxide）またはＩＺＯ（indium zinc oxide）または反射率を有する導電物質からなる画素電極１７２が形成され、接触孔１８３を通じてドレインコンタクト部１６２と連結されている。
図８に示すように、基板素材１１０上にバッファー層１１１が形成されており、バッファー層１１１の上部にポリシリコン層１３０が位置している。バッファー層１１１は主に酸化シリコンからなっており、基板素材１１０のうちのアルカリ金属などがポリシリコン層１３０に入ることを防止する。ポリシリコン層１３０は、チャンネル部１３１を中心にＬＤＤ層（lightly doped domain）１３２ａ、１３２ｂとソース/ドレイン領域１３３ａ、１３４ｂが形成されている。ＬＤＤ層１３２ａ、１３２ｂはｎ−ドーピングされており、ホットキャリア（hot carrier）を分散させるために形成される。反面、チャンネル部１３１は不純物がドーピングされておらず、ソース/ドレイン領域１３３ａ、１３３ｂはｎ+ドーピングされている。ポリシリコン層１３０の上部には酸化シリコンや窒化シリコンからなるゲート絶縁膜１４１が形成されており、チャンネル部１３１の上部のゲート絶縁膜１４１にはゲート電極１５１が形成されている。ゲート絶縁膜１４１の上部にはゲート電極１５１を覆う層間絶縁膜１５２が形成されており、ゲート絶縁膜１４１と層間絶縁膜１５２は、ポリシリコン層１３０のソース/ドレイン領域１３３ａ、１３３ｂを露出する接触孔１８１、１８２を有している。層間絶縁膜１５２の上部には、接触孔１８１を通じてソース領域１３３ａと連結されているソースコンタクト部１６１と、ゲート電極１５１を中心にソース電極１６１と対向し、接触孔１８２を通じてドレイン領域１３３ｂと連結されているドレインコンタクト部１６２とが形成されている。層間絶縁膜１５２は保護膜１７１によって覆われており、保護膜１７１にはドレインコンタクト部１６２を露出する接触孔１８３が形成されており、保護膜１７１の上部にはＩＴＯ（indium tin oxide）またはＩＺＯ（indium zinc oxide）または反射率を有する導電物質からなる画素電極１７２が形成され、接触孔１８３を通じてドレインコンタクト部１６２と連結されている。
以下、本発明の実施形態によるポリシリコン薄膜トランジスタの製造方法について説明する。
図９ａ乃至図９ｅは、本発明の実施形態によるポリシリコン薄膜トランジスタの製造方法を示した断面図である。
まず、図９ａに示すように、基板素材１１０上にバッファー層１１１と非晶質シリコン層１２１を蒸着し、非晶質シリコン層１２１をエキシマーレーザーアニーリング方法で結晶化する。この時、本発明の実施形態による強度パターン調節部５０を有するレーザー装置１を使用する。強度パターン調節部５０による二重スキャンの際にも非晶質シリコン層１２１に照射されるレーザー光の強度が均一となる。
図９ａ乃至図９ｅは、本発明の実施形態によるポリシリコン薄膜トランジスタの製造方法を示した断面図である。
まず、図９ａに示すように、基板素材１１０上にバッファー層１１１と非晶質シリコン層１２１を蒸着し、非晶質シリコン層１２１をエキシマーレーザーアニーリング方法で結晶化する。この時、本発明の実施形態による強度パターン調節部５０を有するレーザー装置１を使用する。強度パターン調節部５０による二重スキャンの際にも非晶質シリコン層１２１に照射されるレーザー光の強度が均一となる。
図９ｂは、結晶化が完了したポリシリコン層１３０をパターニングしたものを示す。
次に、図９ｃに示すように、酸化シリコンや窒化シリコンを蒸着してゲート絶縁膜１２１を形成する。次に、ゲート配線用伝導性物質を蒸着した後、パターニングしてゲート電極１５１を形成する。次に、ゲート電極１５１をマスクとしてｎ型不純物をイオン注入し、ポリシリコン層１３０にチャンネル部１３１、ＬＤＤ層１３２ａ、１３２ｂ、及びソース/ドレイン領域１３３ａ、１３３ｂを形成する。ＬＤＤ層１３２ａ、１３２ｂを製造する方法は多様であるが、例えば、ゲート電極１５１を二重層に形成し、湿式エッチングを通じてオーバーハングを形成する方法を利用することができる。
次に、図９ｃに示すように、酸化シリコンや窒化シリコンを蒸着してゲート絶縁膜１２１を形成する。次に、ゲート配線用伝導性物質を蒸着した後、パターニングしてゲート電極１５１を形成する。次に、ゲート電極１５１をマスクとしてｎ型不純物をイオン注入し、ポリシリコン層１３０にチャンネル部１３１、ＬＤＤ層１３２ａ、１３２ｂ、及びソース/ドレイン領域１３３ａ、１３３ｂを形成する。ＬＤＤ層１３２ａ、１３２ｂを製造する方法は多様であるが、例えば、ゲート電極１５１を二重層に形成し、湿式エッチングを通じてオーバーハングを形成する方法を利用することができる。
次に、図９ｄに示すように、ゲート絶縁膜１２１の上部にゲート電極１５１を覆う層間絶縁膜１５２を形成した後、ゲート絶縁膜１２１と共にパターニングしてポリシリコン層１３０のソース/ドレイン領域１３３ａ、１３３ｂを出す接触孔１８１、１８２を形成する。
次に、図９ｅに示すように、基板素材１１０の上部にデータ配線用金属を蒸着しパターニングして、接触孔１８１、１８２を通じてソース/ドレイン領域１３３ａ、１３３ｂとそれぞれ連結されるソースコンタクト部１６１とドレインコンタクト部１６２を形成する。
次に、図９ｅに示すように、基板素材１１０の上部にデータ配線用金属を蒸着しパターニングして、接触孔１８１、１８２を通じてソース/ドレイン領域１３３ａ、１３３ｂとそれぞれ連結されるソースコンタクト部１６１とドレインコンタクト部１６２を形成する。
次に、図８に示すように、上部に保護膜１７１を塗布した後、パターニングしてドレインコンタクト部１６２を出す接触孔１８３を形成する。次に、ＩＴＯまたはＩＺＯのような透明導電物質、または優れた反射度を有する導電物質を積層しパターニングして画素電極１７２を形成する。
本発明による薄膜トランジスタ及びこれを利用する薄膜トランジスタ基板は、液晶表示装置または有機電気発光装置などの表示装置に使用されることができる。
本発明による薄膜トランジスタ及びこれを利用する薄膜トランジスタ基板は、液晶表示装置または有機電気発光装置などの表示装置に使用されることができる。
有機電気発光装置は、電気的な信号を受けて発光する有機物を利用した自発光型素子である。有機電気発光装置には、負極層（画素電極）、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、正極層（対向電極）が積層されている。本発明による薄膜トランジスタ基板のドレインコンタクト部は負極層と電気的に接続されてデータ信号を印加することができる。
１０ レーザー発生部
２０ 光学系
３０ 反射ミラー
４０ プロジェクションレンズ部
５０ 強度パターン調節部
１１０ 基板素材
１１１ バッファー層
１３０ ポリシリコン層
１２１ ゲート絶縁膜
１３１ チャンネル部
１５１ ゲート電極
１５２ 層間絶縁膜
１３２ａ、１３２ｂ ＬＤＤ層
１３３ａ、１３３ｂ ソース/ドレイン領域
１６１ ソースコンタクト部
１６２ ドレインコンタクト部
１７１ 保護膜
１７２ 画素電極
２１０ 非晶質シリコン層
２２０ ポリシリコン層
２０ 光学系
３０ 反射ミラー
４０ プロジェクションレンズ部
５０ 強度パターン調節部
１１０ 基板素材
１１１ バッファー層
１３０ ポリシリコン層
１２１ ゲート絶縁膜
１３１ チャンネル部
１５１ ゲート電極
１５２ 層間絶縁膜
１３２ａ、１３２ｂ ＬＤＤ層
１３３ａ、１３３ｂ ソース/ドレイン領域
１６１ ソースコンタクト部
１６２ ドレインコンタクト部
１７１ 保護膜
１７２ 画素電極
２１０ 非晶質シリコン層
２２０ ポリシリコン層
Claims (13)
- レーザー発生部と；
並んで配置されている一対の遮断領域と、該一対の遮断領域の間に位置する半透過領域を有して入射するレーザー光の強度パターンを調節する強度パターン調節部と；
を含むことを特徴とするレーザー装置。 - 前記半透過領域は、前記遮断領域から延びていることを特徴とする、請求項１に記載のレーザー装置。
- 前記半透過領域は、前記遮断領域に近いほど入射するレーザー光の強度をさらに減少させることを特徴とする、請求項１に記載のレーザー装置。
- 前記半透過領域でのレーザー光の強度減少は段階的に行われることを特徴とする、請求項３に記載のレーザー装置。
- 前記半透過領域は一対で備えられており、各半透過領域は前記一対の遮断領域のそれぞれから延びていることを特徴とする、請求項１に記載のレーザー装置。
- 前記遮断領域には、金属板が備えられていることを特徴とする、請求項１に記載のレーザー装置。
- 前記半透過領域には、ベース基板と該ベース基板に形成されたコーティング層とが備えられていることを特徴とする、請求項６に記載のレーザー装置。
- 前記コーティング層は、クロム、ＭｇＦ2、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＣａＦ2、ＡｌＦ3、ＭｏＳｉのうちの少なくともいずれか一つからなることを特徴とする、請求項７に記載のレーザー装置。
- 前記コーティング層は、スリット状で備えられていることを特徴とする、請求項７に記載のレーザー装置。
- 前記強度パターン調節部を通過したレーザー光は帯状であり、両端で強度が不連続的に減少した強度パターンを有することを特徴とする、請求項１に記載のレーザー装置。
- 前記レーザー発生部で発生したレーザー光の焦点を調節するプロジェクションレンズ部をさらに含み、
前記強度パターン調節部は、前記プロジェクションレンズ部の後端に位置することを特徴とする、請求項１に記載のレーザー装置。 - レーザー発生部と；
帯状の透過領域を介在して互いに対向する一対の遮断領域と；
前記遮断領域と前記透過領域の間に位置する半透過領域と；
を含むことを特徴とするレーザー装置。 - 基板素材上に非晶質シリコン層を形成する段階と；
レーザー発生部と、帯状の透過領域を介在して互いに対向する一対の遮断領域と、前記遮断領域と前記透過領域の間に位置する半透過領域とを有する強度パターン調節部を含むレーザー装置を利用して前記非晶質シリコン層を結晶化してポリシリコン層を形成する段階と；
前記ポリシリコン層上にゲート絶縁膜を形成する段階と；
前記ポリシリコン層の前記ゲート膜の上部にゲート電極を形成する段階と；
前記ポリシリコン層に不純物を注入してソース領域及びドレイン領域を形成する段階と；
前記ゲート電極上に層間絶縁膜を形成する段階と；
前記ゲート絶縁膜または前記層間絶縁膜をエッチングして前記ソース領域と前記ドレイン領域を出す接触孔を各々形成する段階と；
前記接触孔を通じて前記ソース領域と前記ドレイン領域と各々連結されるソース及びドレインコンタクト部を各々形成する段階と；
を含むことを特徴とする薄膜トランジスタ製造方法。
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